体声波谐振器及其组件和制作方法、电子设备、滤波器与流程

本发明涉及半导体领域，更具体的说，涉及一种体声波谐振器及其组件和制作方法、电子设备、滤波器。

背景技术：

1、薄膜体声波谐振器(film bulk acoustic resonator，简称fbar)具有尺寸小(μ有级)、谐振频率高(ghz)、品质因数高(2000以上)、功率容量大、滚降效应好等优良特性，在无线通信射频领域中发挥巨大作用。但现有谐振器的中心区域与谐振器边缘的衬底距离较远，中心区域易积聚热量，致使器件产生温度漂移，加速器件老化导致失效，可靠性降低。

2、常见的增加散热的方法包括增加电极或者钝化层材料的导热系数、增加衬底材料的散热系数，但这些方法都是间接散热，很难提升散热效果。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请一方面提供了一种体声波谐振器，所述体声波谐振器包括：

2、衬底；

3、第一电极，所述第一电极与所述衬底之间具有声波反射结构；

4、第二电极，所述第二电极与所述第一电极之间具有压电层；

5、在垂直于所述衬底的方向上，所述声波反射结构、第一电极、压电层和第二电极的重叠区域为有效区域；

6、在平行于所述衬底的方向上，所述有效区域包括相对设置的第一边和第二边，所述第一边和第二边的两端连接有第一自由端与第二自由端，以形成封闭的有效区域；所述有效区域在所述第一自由端和第二自由端之间的延伸长度为h，所述第一边上任意一点为a点，所述a点到所述第二边的最短距离为d，且h/d>3。

7、优选的，在上述体声波谐振器中，多个所述a点到所述第二边的最短距离对应多个d，多个所述d中具有最大值与最小值，所述最大值与所述最小值的比为1.5:1。

8、优选的，在上述体声波谐振器中，所述声波反射结构的高度范围为0.1-0.5μm。

9、优选的，在上述体声波谐振器中，所述第一电极、压电层、第二电极以及声波反射结构中的至少一者与所述有效区域在所述衬底上的投影相同。

10、优选的，在上述体声波谐振器中，所述第一自由端和第二自由端之间的有效区域至少包括第一区域、第二区域和连接部，所述第一区域和第二区域之间通过连接部连接，所述连接部包括大于90度且小于等于180度的弯折角度或弧形连接部。

11、优选的，在上述体声波谐振器中，所述有效区域在所述衬底上的投影的形状包括：u形、s形、w形、螺旋形或蛇形。

12、优选的，在上述体声波谐振器中，所述有效区域的外侧具有第一非有效区域和第二非有效区域，在垂直于所述衬底的方向上，在所述压电层与所述第二电极之间，和/或所述压电层与所述第一电极之间具有间隙，以形成第一非有效区域。

13、优选的，在上述体声波谐振器中，所述第一电极的上表面和/或所述压电层的上表面具有第一凹陷部，至少一个所述第一凹陷部与所述第二电极之间具有第一间隙。

14、优选的，在上述体声波谐振器中，所述第一电极或所述第一电极与所述压电层向下凹陷形成第二凹陷部，至少一个所述第二凹陷部与第二电极之间具有第二间隙。

15、本申请的第二方面，提供一种谐振器组件，包括至少一个上述任一所述体声波谐振器，所述一体声波谐振器与另一体声波谐振器电连接，和/或所述一体声波谐振器与至少一个电结构电连接。

16、优选的，在上述体声波谐振器组件中，所述一体声波谐振器的至少部分位于另一体声波谐振器的有效区域围成的空间内。

17、优选的，在上述体声波谐振器组件中，多个所述体声波谐振器共用至少部分有效区域。

18、本申请的第三方面，提供一种滤波器，包括上述任一所述的体声波谐振器。

19、本申请的第四方面，提供一种电子设备，包括上述任一所述的体声波谐振器。

20、本申请的第五方面，提供一种体声波谐振器的制作方法，所述制作方法包括：

21、提供衬底；

22、在所述衬底上形成声波反射结构；

23、在所述声波反射结构背离所述衬底的一侧形成第一电极；

24、在所述第一电极背离所述衬底的一侧形成压电层；

25、在所述压电层背离所述第一电极的一侧形成第二电极；

26、在垂直于所述衬底的方向上，所述声波反射结构、第一电极、压电层和第二电极的重叠区域构成有效区域；

27、在平行于所述衬底的方向上，所述有效区域包括相对设置的第一边和第二边，所述第一边和第二边的两端连接有第一自由端与第二自由端，以形成封闭的有效区域；所述有效区域在所述第一自由端和第二自由端之间的延伸长度为h，所述第一边上任意一点为a点，所述a点到第二边上的最短距离为d，h/d>3。

28、相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：

29、该体声波谐振器具有带状有效区域，带状有效区域具有相对设置的第一边和第二边，第一边和第二边的两端连接有第一自由端与第二自由端；该带状有效区域能够提高谐振器的散热效率，使其在工作状态下，保持温度基本恒定；带状有效区域在第一自由端和第二自由端之间的延伸长度为h，第一边上任意一点a点到第二边上的最短距离为d，使h/d>3，可以进一步增强谐振器的散热效率；且由于谐振器所需的散热效率与谐振频率呈正相关，与功率耐受呈正相关，可根据谐振频率与功率耐受进一步设定h/d的比值，保证谐振器在高频与高功率耐受的条件下，仍具有较好的散热效率，性能更加稳定；同时带状有效区域相比于常规三明治结构提高了谐振器的受力能力，增大了谐振器的结构强度，当外部振动幅度与振动频率较大时，该谐振器仍可长期正常工作，因此极大的提高了谐振器机械稳定性，使其具有较长的工作寿命。

技术特征：

1.一种体声波谐振器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，多个所述a点到所述第二边的最短距离对应多个d，多个所述d中具有最大值与最小值，所述最大值与所述最小值的比为1.5:1。

3.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述声波反射结构的高度范围为0.1-0.5μm。

4.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述第一电极、压电层、第二电极以及声波反射结构中的至少一者与所述有效区域在所述衬底上的投影相同。

5.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述第一自由端和第二自由端之间的有效区域至少包括第一区域、第二区域和连接部，所述第一区域和第二区域之间通过连接部连接，所述连接部包括大于90度且小于等于180度的弯折角度或弧形连接部。

6.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述有效区域在所述衬底上的投影的形状包括：u形、s形、w形、螺旋形或蛇形。

7.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述有效区域的外侧具有第一非有效区域和第二非有效区域，在垂直于所述衬底的方向上，在所述压电层与所述第二电极之间，和/或所述压电层与所述第一电极之间具有间隙，以形成第一非有效区域。

8.根据权利要求7所述的体声波谐振器，其特征在于，所述第一电极的上表面和/或所述压电层的上表面具有第一凹陷部，至少一个所述第一凹陷部与所述第二电极之间具有第一间隙。

9.根据权利要求7所述的体声波谐振器，其特征在于，所述第一电极或所述第一电极与所述压电层向下凹陷形成第二凹陷部，至少一个所述第二凹陷部与所述第二电极之间具有第二间隙。

10.一种谐振器组件，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-9任意一项所述的体声波谐振器，所述一体声波谐振器与另一体声波谐振器电连接，和/或所述一体声波谐振器与至少一个电结构电连接。

11.根据权利要求10所述的一种谐振器组件，其特征在于，所述一体声波谐振器的至少部分位于另一体声波谐振器的有效区域围成的空间内。

12.根据权利要求10所述的一种谐振器组件，其特征在于，多个所述体声波谐振器共用至少部分有效区域。

13.一种滤波器，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的体声波谐振器。

14.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的体声波谐振器。

15.一种体声波谐振器的制作方法，其特征在于，包括：

技术总结
本申请公开了体声波谐振器及其组件和制作方法、电子设备、滤波器，体声波谐振器包括：衬底；第一电极，第一电极与衬底之间具有声波反射结构；第二电极，第二电极与第一电极之间具有压电层；在垂直于衬底的方向上，声波反射结构、第一电极、压电层和第二电极的重叠区域为有效区域；在平行于衬底的方向上，有效区域包括相对设置的第一边和第二边，第一边和第二边的两端连接有第一自由端与第二自由端，以形成封闭的有效区域；有效区域在第一自由端和第二自由端之间的延伸长度为H，第一边上任意一点为A点，A点到第二边的最短距离为D，且H/D>3。通过调整谐振器中的延伸长度H，提高谐振器的散热效率。

技术研发人员：李林萍
受保护的技术使用者：见闻录（浙江）半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14